无锡西门子授权一级代理商交换机供应商

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此两个滑台的加工控制过程均可在自动加工过程中靠M代码进行控制，也可在手动方式下进行手动调整控制加工。际上，数控控制的两轴主要是为了让主轴来回移动完成两个动作：一是换动作，二是进行加控制（铣端面、钻孔、镗孔、铰孔）。其中换是通过如下方式实现的：主轴靠Y、Z轴移到松位置——主轴定向——库进——主轴松——主轴到抓位置——主轴抓——主轴定向解除——库退。其中主轴松、抓是靠装在主轴里面的靠液压控制夹紧/松开的弹簧卡爪，其工作原理是，抓时液压缸左、右移动，经内部机构，带动卡爪左、右移动，实现放松和拉紧动作，同时为了**拉紧是否，由监控器（压力计）测量拉紧时的液压力和液压缸移动距离是否到位。如果两者均达到要求的数值，则说明拉紧已到位，于是自动停止拉紧，使液压阀断电。这均靠PLC来控制。主轴定向靠装在主轴箱体上的磁性传感器测头，测量的电流信号，经放大器放大后送往主轴伺服单元来控向。其它的控制就是在主轴速度控制基础上，增加了一个位置控制环，其控制框图可理解如下：库进、退靠液压来控制，此库为竖立式库，其上多能装四把，依次即可完成加工。

三、数控系统的选择：

改造后该机床采用华中数控“世纪星”数控系统。该系统利用PC机作为数控系统软硬件平台，在其标准总线上直接连接实时控制单元（将实时控制板卡插入总线插槽中）而组成完整的数控系统。其中，PC机主要完成数控系统中上层一些实时性不是很强的任务并对全系统的运行进行协调和管理，而实时控制单元则完成数控下层的高实时性任务。实时控制单元可以是带轨迹插补计算，位置控制，开关量控制（PLC）等的完整CNC单元，也可以是仅具有位置控制功能的简单位控卡与数字式伺服接口的数字脉冲转换卡。但是也存在着一点缺点：实时控制单元与伺服驱动单元间的信息交换问题。在信息传递时容易干扰。如模拟口电压信号的温漂、零漂等。采用新型的CPU作为系统的运算和控制，并尽量用软件来实现数控的所有功能。此外，在软件设计，电源设计，接插件设计与选取用、接地与屏蔽设计等采用强抗扰高性设计与制造技术。并在基于CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能，而且还可以完成伺服控制功能。

当前，国内经济建设飞速发展，机械工业的自动化程度却无明显提高。我国绝大多数企业存在设备陈旧、技术水平落后等问题，严重制约了企业的发展，而设备的升级是提高企业发展能力的环节。如何选择和配置数控系统，是数控设备改造工作的要问题。如何降低改造成本，使改造项目的综合指标达到，是人们关注、担忧的问题。本文通过介绍EQZ517加工数控系统的选择和配置思路、实际配置的大概情况，来着重分析数控系统的选择和配置在机械设备改造工作中的重要性，论证择优选择配置系统与项目的成功与否、提高改造项目的综合指标的关系。

一、对确定改造方案的意见：

所谓的改造，就是在保持原有功能和性能的基础上，增加新的功能，或者提，或者是提高技术指标，以达到提高生产率，增加经济效益的目的，这就是改造项目的原则。既然是改造，那么改造的原因是什么？比如，江铃厂的EQZ加工的数控系统遭到意外的伤害后，不能修复，而原设计存在着一些问题。为了修复机床，克服原设计的不足，所以进行改造。再则，改造的目的是什么以及改造的必要性，效益性，技术上合理性都要论证。对立案的现实情况，主客观条件，经济社会效益以及该项目的意见，办法，措施，都进行严格的科学论，得出可行的结论。改造数控机床，要问题是如何选用数控系统。一个数控设备性能的好坏，主要取决于数控系统的性能。而改造后的设备要比改造成前的设备性能有所改进，性能有所提高，这是改造的目的。那么要达到这一目的，所选用的数控系统的性能就应有所提高，配置就应有所改进。改造工作的步，就是要对所改造的设备的性能，功能，各项技术指标分析，了解，掌握电气工作原理，初步确定改造工作的目标。再根据这一目标，对市场作的调查、了解，然后根据设备的功能，性能和技术指标以及要达到的目标，拟定一个至三个改造方案，提出综合指标。再根据综合指标，结合市场情况进行论和审核改造方案，使改造项目的综合指标达到。在审核改造方案时，既涌单纯地，过调追求高指标，，多功能，也不能单纯地只考虑降，二者兼顾。这好比一个电源，涌只要求输出高电压，也不能只为输出大电流，而要求工作状态，大的输出功率。我们要寻求的是，综合指标，是技术指标与经济指标的组合，即两条一次函数的交点。再者，审核改造方案是一项严谨，周密，科学的工作，是对改造方案进行科学的性的审核，而不是对立案人的审查，审核讲究的是科学的态度，探讨科学的真理，理应求实，务进，富有开拓精神，并充分体现集体主义精神。

二、EQZ加工原配置情况简介：

本加工为一组合机床，机床共有四个轴，线性插补两个轴。工作时要求Y、Z两轴联动。机床电气数控系统使用美国DYNAPATH公司的DELTA 10M/20M 数控装置，加工单元的轴伺服和主轴伺服装置使用YASKAWA公司的交流伺服装置。机床的钻滑台，倒角车端面滑台，冷却装置，辅助动作都由数控系统的可编程序接口控制PLC控制。机床一次装夹完成后，可进行钻加工，铣端面，钻孔，镗孔，铰孔，倒角车端面等一个工作循环，其钻加工，倒角车端面加工均由两个在垂直方向和水平方向的滑台控制，其钻加工滑台部装有两个电机，其中一个电机带有电磁阀，两个电机经内部的轮系机构可实现快进，工进，工退加工，且在工进时，快进电机被电磁阀锁住，**。钻钻头又有一电机带动高速动转。倒角，车端面滑台进给运动由一个液压缸来控制实现进、快退、工进、工退加工，装夹的架上装两把，一把车端面、一把倒角。工作顺序为，先倒角，然后靠液压控制由外向内车端面。该装回转架装在高速旋转的车端面、端角电机上进行旋动。

   4 变频调速带来的技术进步

    4.1软启动

    当电机通过工频直接启动时，它将会产生7～8倍的电机额定电流。这个电流值将

    大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机寿命。而变频调速则可在零速零电压启动（当然要给予适当转矩提升）。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能够充分降低启动电流，提高绕组承受力，降低电机的维护成本；

    4.2无级调速

    纺纱工艺流程中要求加工设备的电气转动稳定，点动、启动及升降速都应平滑实现，这样才能使纤维的牵伸均匀，降低重量不匀值。在纺机设备的转动系统中，都是由皮带和齿轮来承担。由于电机启动硬度的原因，在点动与启动过程中，不可避免地会出现皮带打滑、齿轮冲击等现象。在机械传动中，齿轮越多，造成齿轮损伤的机率就越大。应用交流变频技术就能很好地实现平滑启动，机械启动时的冲击力，实现无级调速，满足工艺生产要求，提高了生产效率和成纱质量，降低了运行成本。应用此技术在纱支品种变化的情况时，不需改变皮带轮，设备工艺转速的改变只需通过变频设定就可完成。

    4.3优化工艺过程

    运用变频调速能够优化工艺过程，并能根据工艺过程改变，还能通过远程PLC

    或其它控制器来实现速度变化。如同可控的加速一样，在变频调速中，停止方式可以受控，并且可以选择不同的停止方式，从而使整个系统加稳定。

    5 纺织工程应用实例

    交流变频调速应用于纺织机械中，可以说几乎各个工序的机械上有应用了。如FA506型细纱机、F1272型精梳机、FA201B型梳棉机，特别是F1520型细纱机1008锭，锭速可按10段变频器调速控制。某棉纺厂使用的梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本、市场需求等因素的限制，不可避免地存在着一些缺陷，如传动系统中的电磁离合器由于故障率高，经常造成停车，不时出现火警，给生产效率和产品质量造成一定的损失，要保持与维护需投入大量的人力与物力。惯性轮电磁离合器被弃用，从而产生细条，严重时出现破边、棉网拉断等现象，影响生条质量。为避免这种现象，某些操作工人用不正当的操作方法来以上设备的缺陷，但造成了大量的废条，大大降低了生产效率。采用交流变频调速技术，改变了以上出现的这些现象，为老机改造提供了一个很好的范例。

    对于细纱机而言，由于利用变频器去掉了成形机构中的成形凸轮，进而克服了由于成形凸轮造成的桃底有停顿、桃有冲击等现象，使得细纱卷形状良好，以便于下一道工序的高速退绕。同时利用变频器控制主电机的变速来控制锭子的转速，使得细纱在大中小纱时转速在变化，以减少纱的断头率，从而提高了生产效率。

    6 结束语

    交流变频调速技术在纺织设备中的应用是必要的，对传统的纺织设备推广应用也是可行的。现在从事生产的纺织设备中交流变频技术应用较少。原因有：一是近年来纺织行业效益不佳，无能力应用这一新技术，在设备造型配置上，由于价差成本因素放弃了采用新技术的设备；二是目前运行的纺织设备大多是七八十年代生产的，但是这一新技术当时还未得到应用；三是管理水平与维修力量欠缺，不敢选用技术含量高的设备。随着社会的进步、技术的发展和我国加入WTO，就提高我国现有纺织设备的装备水平，增加技术含量，增加纺织产品在市场上的竞争力。因此，交流变频调速这一将在纺织设备中得到广泛的应用，从而推进纺织工业产业技术进步。

    1 引言

    近年来随着激烈的市场竞争以及纺织机械机电一体化技术水平的不断提高，国内外纺机普遍进入变频调速驱动时代。变频调速取代了传统的机械结构，从清花、梳棉、条并、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等主体工艺流程和基本织机装备已经普遍采用。而且新开发的纺织机械中几乎无一例外地应用了交流变频调速技术，大大地提高了纺机设备的性，提高了纺织质量和自动化程度。

    2 纺织机械中的变频调速

    交流变频调速技术作为纺织机械中应用的必然趋势，具备以下明显的优点：

    (1)减少功耗降，具有**的节电效果。

    (2)可以使异步电机实现无级调速。

    (3)简化了机械结构，提高了生产速度和生产效率。

    (4)启动平滑，了机械的冲击力，提高了纺机设备的性。

    3 变频调速技术的应用

    3.1变频器驱动特性分类

    变频器控制的纺织机械的电机主要使用的是三相感应交流异步电机。

    (1)采用变频器开环控制异步电机调速称为V/F形式。该种形式电路简单，但调速

    范围小，调速精度低，而且低性能不理想，因此多用于针织机或性能要求不高的纺织机械上。

    (2)采用无速度传感器矢量控制变频器。该变频器具备优良的低速性能，电路结构简单，

    性高，同时具有较好的加速特性、转矩特性以及电流限制特性等，适应印染机械的调速等。

    (3)采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机，闭环变频调速。应用功率绝缘栅双级型

    晶体管(IGBT)代替一般的大功率管(GTR)，提高了变频器的开关频率。实现了高频响应、、智能化，适用于调速性能要求较高且恒张力、恒线速的纺织机械上。

    3.2变频器纺织应用分类

    按变频器应用到纺织机械上的情况，分为三种类型：

    (1)一台主机选用一台变频器控制一台电机，如细纱机、并条机等（1拖1）。

    (2)一台主机选用一台变频器控制多台电机，如气流纺纱机、并纱机等（1拖多）。

    (3)一台主机选用多台变频器控制多台电机，并由计算机控制多电机协调同步，实现卷绕成型功能，如分条整经机等（多拖多）

如MOD－300系统，它的I／O太集中，I／O卡的故障会影响系统的正常工作。另外，机组的辅机控制是由可编程逻辑控制器即PLC系统完成的，它与MOD－300系统之间通讯用了一个GATEWAY，这个GATEWAY成了整个控制系统的一个瓶颈，一旦它发生故障，就会影响机组的正常运行。再如北仑电厂3号机的系统，机组的辅机控制由它的SCS子系统完成，SCS子系统的一个MFP设计了300点左右的I／O卡，并且一块I／O卡16点又设计成用于不同的控制对象，即一个被控对象要用到好几块I／O卡。因此，一块I／O卡故障，要影响好几个控制对象的正常工作，一个控制对象要检修，要牵涉到好几块I／O卡。另外，一个MFP所包含的被控对象也太多，一块MFP卡的故障会影响好些控制回路的正常工作。象这样设计的控制系统，势必对卡件或者系统的性要求很高。

    文献［1］和文献［3］都谈到了目前已有一些厂商在研究或已推出一种称为FCS的系统，即现场智能仪表结合现场总线技术构成的过程控制系统。显然，这样的系统十分接近传统的仪表控制系统。从理论上讲，智能化的控制仪表就放置在被控设备附近，控制功能在地域上可以分散，因此，故障也可以分散。但是，实际上就目前的元器件生产技术水平以及计算机技术通讯技术现状来说，FCS也许同样得面临DCS所面临的困难。，FCS得解决工业控制现场环境十分恶劣的问题。其次，现场控制设备空间分布，地域上十分分散，现场总线的连接不是一件易事，通讯上也将面临节点太多的困难。

    （2）实时性。过程控制要求控制系统有很高的实时性。目前的系统由于通讯技术和计算机技术的限制，在实时性方面仍然有待提高，如早期的MOD－300系统，操作一个阀门，从操作员按键发出命令到在屏幕上看到反馈信号要十几秒时间。后来经过硬件升级，换成新一代芯片，问题才得以解决。有些系统因为画面打开速度慢，操作一个设备要切换好几幅画面，使得在紧急情况下，操作人员感到很不方便；另外，通讯所需的时间（或者DCS系统响应的时间）恶化了控制对象的特性，使闭环控制系统的过渡过程品质指标下降。

    （3）组态的便捷性以及必要的权限保护。关于系统组态，现在的DCS系统大都采用计算机窗口技术，一般来说是方便的，但在在线组态方面仍然有需要研究的地方。多数系统在工程师站进行组态，然后下载到控制子系统或者说控制卡件中去，而一般这个过程是十分费时的，尤其在调试过程中，组态的修改是经常性的事，需要寻求一种既方便又的在线组态方法。

    （4）制造工艺和安装工艺。影响DCS系统正常使用的很重要的一个因素是制造工艺和安装工艺。有时就是因为一个小小的插件质量不好，接触不良而酿成了重大的故障或事故。有些系统提供的硬件制造工艺不能令人满意，提供的卡件、接插件做得不够，一些卡件故障，有时去拔一下，插一下，或者摇几下故障就消失了。这方面是DCS生产厂商引起高度重视的一个问题。如果所提供的系统在工艺上都不能满足性的要求，那么原理上再吸引人也难以令人接受。另一方面是安装工艺，这也是DCS系统应用技术要加以研究的一个方面。

    （5）应用软件的性、成熟性。DCS系统由于应用的实践还处在不断的积累过程中，许多应用软件还不是很成熟，它的性还有待时间的考验。这方面DCS系统生产厂商应加强研究，使已付诸使用或即将付诸使用的DCS系统软件具有足够的性。   5结论

    以上从推出DCS的理由以及DCS为什么会成为过程控制领域的主流的原因出发，进而提出了现阶段市场能够提供的DCS系统在应用技术方面尚存在的一些问题，这些问题有：（1）有关故障分散方面的；（2）有关实时性方面；（3）有关组态的便捷性以及必要的权限保护；（4）有关制造工艺和安装工艺方面的；（5）有关应用软件的性方面的。可归纳为设计的问题，元器件生产技术的问题，工艺的问题。DCS系统应从过程控制的实际需要出发，针对自身的不足，无论在结构上、所采用的器件上，还是所采用的技术上，不断地提高和发展。使DCS系统在应用技术方面有新的突破。

  （2）关于控制室的尺寸和表盘长度。这一点所有的DCS系统都做得到。不过与传统的仪表控制系统相比，电子室的尺寸和设备相对增加，这一点DCS系统给我们带来的实际利益并不**。

    （3）关于节约电缆。由于DCS系统所采用的设备器件在现阶段来说仍然是比较娇贵，对现场环境的要求比较高，例如需要防尘和空调，REMOTEI／O还不能大量使用，因此，DCS系统的主要设备都需要安置在条件比较好的电子室，大量的现场信号仍然需用电缆接到电子室。所以说，与传统的仪表控制系统相比，电缆有所缩减，但效益有限。

    （4）关于减少备品备件的种类和数量。备品备件的种类和数量有所减少，并且需要与之打交道的仪表控制设备制造厂商也有所减少。

    （5）关于减少机组运行对仪表控制设备制造厂商的依赖，减少仪控人员技术培训所需的费用。由于DCS系统在应用技术方面还不能尽如人意，因此，机组运行对DCS系统生产厂商的依赖不但没减少反而有所增加，尤其在机组新建成投产期间，DCS生产厂家派往工地的服务似乎成了机组投产调试期间的了。为了用好DCS系统需要培训的工程技术人员也有所增加，因此培训所需费用也有所增加。

    （6）关于控制系统构成的灵活性，组态的便捷性和系统的可扩展性。系统构成的灵活性以及系统的可扩展性，这一点确实是传统的仪表控制系统无法与之相比的。大多数DCS系统的组态也是比较方便的。不过多数系统在在线组态功能方面尚有许多工作可做，好多系统为离线组态，在工程师站编程，然后编译，再下载。并且有些系统这一过程比较费时，在调试期间这一问题尤其。关于这个问题，SIEMANS的系统较有特色，它不但在线组态，而且设计有功能，这给调试工作带来大的方便。

    （7）关于DCS系统提供了一些特的控制功能，如历史数据和实时数据的管理，性能计算等等。这一点是传统的仪表控制系统所无可比拟的，正是由于DCS的这些优势，把过程控制推向一个新的高层次的领域。

    综上所述，现阶段市场所能提供的DCS系统在应用中带来的益处远没有象我们想象的那么多。当然，DCS系统解决了现代化大生产中过程控制传统的仪表控制系统难以胜任这一问题，而相对于计算机集中控制来说故障还是分散的，在许多方面有其特的优点，是传统的仪表控制系统和计算机集中控制系统所无法比拟的。

    4 应用中存在的一些问题

    现在的DCS系统在应用技术方面尚有以下一些问题：

    （1）故障分散。目前的DCS系统还没有做到真正意义上的故障分散，这一方面是由于目前的器件仍然比较娇贵，因此控制系统在地域上做到分散还不能实现（尽量接近传统的仪表控制系统）。工业控制的现场条件一般是比较恶劣的，粉尘，温度，湿度对现阶段厂商所能提供的远程I／O卡来说仍然难以适应。如北仑电厂1号机有些I／O卡只能相对集中放置在现场，在调试期间也曾经发生过因为这些I／O柜进水而影响整个系统的正常运行。再如北仑电厂3号机在循泵房设置了远方I／O柜，电缆当然是节约一些，但I／O柜上设置了小空调，费用仍然省不了多少。另一方面，设计上控制功能还不够分散，包括DCS系统本身的设计和工程设计两方面。

们把这样的一个网络型控制系统称之为DCS。们的初衷应该是，这样的控制系统至少带来以下一些好处：

    （1）故障分散。这是推出DCS系统的大理由，DCS系统就是要解决集中控制系统致命的弱点，“故障集中”。故障分散的理由是DCS系统采用了大量的微处理器，各个微处理器承担一个范围较小的（地域上）控制任务，某个微处理器故障不会影响整个系统的正常工作。

    （2）缩小控制室尺寸或控制表盘的长度。

    （3）大量缩减控制系统所需的电缆。

    （4）大量减少控制系统所需的备品备件种类及数量。

    （5）减少工艺生产的运行对仪表控制设备厂商的依赖，减少仪控人员培训所需的费用。

    （6）提供了控制系统构成的灵活性，具有组态便利和可扩展性。

    （7）实现过程实时参数和历史数据的管理，提供能计算，设备寿命计算功能。这一点是传统的仪表控制系统所望尘莫及的。

    3 目前阶段市场能提供的DCS系统的实际能力

    从在浙江省电力系统发电厂中应用的BAILEY的INFI－90，C＆E的MOD－300以及SIEMENSR的bbbEPERM－ME／XP等DCS系统来考察，笔者的见解如下：

    （1）关于故障分散。相信大多数DCS系统生产厂商现阶段所提供的系统在实际应用中并非想象的那么“故障分散”。事实上，由于DCS系统在应用技术方面尚存在一些问题，1台由DCS系统控制的火电厂单元发电机组，因DCS系统的某些故障而被迫停运的情况时有发生。这一点与传统的仪表控制系统相比后者似乎要前者。正因为这样，DCS系统的构成越接近传统的仪表控制系统，即微处理器或多功能控制器所承担的控制任务从地域上越分散，越能做到故障分散。从这一点上看，SIEMAMS的系统做得较好，它的一块控制卡件（带有微处理器，可与其他卡件或通过通讯总线与其他子系统如操作员站工程师工作站等通讯）只承担2～4个电动机或电动门的开环控制回路，或1～2个闭环控制回路，并且这块卡件既承担逻辑控制功能，又承担与这些逻辑控制有关的I／O功能。这样做对故障分散是十分有利的。然而，其它的系统通常把许多过程控制任务集中在少数多功能控制卡件或微处理器身上，把过程控制的输入输出即I／O功能集中在I／O卡件上。这些系统客观上是把过程控制的故障集中起来而不是把它们分散，似乎有悖于“DCS”这个名称。不过SIE－MANS的系统也有问题，它的ETHERNET与ME系统的通讯还有些问题需要解决。SIEMANS的bbbEPERM－ME系统是一个非常成熟的系统，ME系统加上ETHERNET网络就是新推出的bbbEPERM－EM／XP系统（浙江台州发电厂四期两台330MW机组中应用），因为是新的系统，相信许多应用软件（尤其是那些有关通讯的软件）还得经历时间的考验。如果这些问题得到了解决，则无论从故障分散这个角度还是其它方面例如制造工艺来看，它都占有一定程度的优势。DCS，故障分散，似乎SIEMANS的路子是走对了，因为他们的系统接近传统的仪表控制系统，控制功能比较分散，要做到故障分散，一定得把控制功能分散。